Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

34.1: Inleiding tot de diversiteit van planten
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Introduction to Plant Diversity
 
TRANSCRIPT

34.1: Introduction to Plant Diversity

34.1: Inleiding tot de diversiteit van planten

From Water to Land

Kingdom Plantae first appeared about 410 million years ago as green algae transitioned from water to land. This land was a relatively uncolonized environment with ample resources. Terrestrial environments also offered more light and carbon dioxide, required by plants to grow and survive.

However, the stark differences between land and sea posed a formidable challenge to early colonizing species prompting many new adaptations that have resulted in the wide variety of plant forms observed today.

One early adaptation was the development of an outer waxy coating, called a cuticle. Cuticles serve to protect plants from desiccation, by trapping moisture inside. However, this adaptation prevented the direct exchange of gases across the surface of plants. As a result, pores developed on the outer surfaces of plants that allowed the absorption of carbon dioxide and release of oxygen.

Additional structures were necessary to facilitate the transport of water and nutrients from soil to the superior portions of the plant. As a result, vascular tissue developed that not only serves to transport water and nutrients to all areas of the plant but also provided structural support as stems grow taller and stronger.

To accommodate reproduction on land, terrestrial plants developed gametangia - reproductive structures that protect gametes and embryos from the harsh environment outside the plant. In males, this structure is called the antheridia, while in females, it is called the archegonia.

Different strategies evolved to facilitate the transport of sperm from the antheridia to the eggs within the archegonia. These include sperm swimming from one structure to the next, being carried by the wind, or being transported by pollinators like bees and birds. The specific mode used is unique to each classification of plants. Following fertilization, eggs are retained within the archegonia to protect and nourish the developing embryo, or sporophyte.

Another major reproductive adaptation was the generation of seeds. Though not all terrestrial plants are seeded, seeds are advantageous for many reasons. Without these structures, plants require moist environments to transport gametes from one place to another. Often in seedless plants, male and female spores are approximately the same size and both travel. However, seeded plants generally contain small male spores adapted to be highly mobile, called pollen grains, which travel to female gametophytes to deposit sperm directly to the egg. Once fertilization occurs, a seed forms that contains the plant embryo and a supply of nutrients.

These adaptations have created plant species well adapted to life in terrestrial environments.

Major Lineages of Plants

Though countless varieties of plants now exist, all can be divided into one of three groups: non-vascular, vascular seedless, and vascular seeded. Non-vascular plants are the most ancestral and least complex, including mosses, liverworts, and hornworts. Next, the vascular seedless plants include ferns and horsetails, and were the first group to evolve a vascular transport system. The last group, vascular seeded plants, includes all remaining species. This group is the most diverse and occupies the broadest range of habitats, and is split into two major sub-groups, angiosperms, and gymnosperms. Angiosperms include all flowering and fruiting plants, with pollen carried by the wind or transported by pollinators. Gymnosperms are non-flowering plants, including conifers, cycads, and ginkgo trees. These species produce bare seeds not protected by fruit and pollen carried by wind.

Van water tot land

Kingdom Plantae verscheen ongeveer 410 miljoen jaar geleden voor het eerst toen groene algen overgingen van water naar land. Dit land was een relatief ongekoloniseerde omgeving met voldoende middelen. Terrestrische omgevingen boden ook meer licht en kooldioxide, die planten nodig hebben om te groeien en te overleven.

De grote verschillen tussen land en zee vormden echter een enorme uitdaging voor vroege koloniserende soorten, die aanleiding gaven tot veel nieuwe aanpassingen die hebben geresulteerd in de grote verscheidenheid aan plantvormen die tegenwoordig worden waargenomen.

Een vroege aanpassing was de ontwikkeling van een buitenste wasachtige coating, een cuticula genaamd. Nagelriemen dienen om planten te beschermen tegen uitdroging door vocht binnenin op te sluiten. Deze aanpassing verhinderde echter de directe uitwisseling van gassen over het oppervlak van planten. Als gevolg hiervan ontwikkelden zich poriën op de buitenoppervlakken van planten die de opname van kooldioxide en de afgifte van zuurstof mogelijk maakten.

Er waren aanvullende constructies nodig om fbevorder het transport van water en voedingsstoffen van de grond naar de bovenste delen van de plant. Als gevolg hiervan ontwikkelde zich vaatweefsel dat niet alleen dient om water en voedingsstoffen naar alle delen van de plant te transporteren, maar ook structurele ondersteuning bood naarmate de stengels groter en sterker worden.

Om de voortplanting op het land mogelijk te maken, ontwikkelden landplanten gametangia - reproductieve structuren die gameten en embryo's beschermen tegen de barre omgeving buiten de plant. Bij mannen wordt deze structuur de antheridia genoemd, terwijl het bij vrouwen de archegonia wordt genoemd.

Er zijn verschillende strategieën ontwikkeld om het transport van sperma van de antheridia naar de eieren in de archegonia te vergemakkelijken. Deze omvatten sperma dat van de ene structuur naar de andere zwemt, wordt gedragen door de wind of wordt vervoerd door bestuivers zoals bijen en vogels. De specifieke gebruikte modus is uniek voor elke classificatie van planten. Na de bevruchting worden de eieren vastgehouden in de archegonia om ze te beschermen en te voedenish het zich ontwikkelende embryo, of sporofyt.

Een andere belangrijke reproductieve aanpassing was het genereren van zaden. Hoewel niet alle landplanten worden gezaaid, zijn zaden om vele redenen voordelig. Zonder deze structuren hebben planten een vochtige omgeving nodig om gameten van de ene plaats naar de andere te transporteren. Bij pitloze planten zijn mannelijke en vrouwelijke sporen vaak ongeveer even groot en reizen beide. Uitgezaaide planten bevatten echter over het algemeen kleine mannelijke sporen die zijn aangepast om zeer mobiel te zijn, pollenkorrels genaamd, die naar vrouwelijke gametofyten reizen om sperma rechtstreeks in het ei af te zetten. Zodra de bevruchting plaatsvindt, vormt zich een zaadje dat het plantenembryo en een voorraad voedingsstoffen bevat.

Door deze aanpassingen zijn plantensoorten ontstaan die goed zijn aangepast aan het leven in terrestrische omgevingen.

Grote geslachten van planten

Hoewel er nu talloze plantensoorten bestaan, kunnen ze allemaal worden onderverdeeld in een van de drie groepen: niet-vasculair, vasculair zaadloos en vasculair gezaaid.Niet-vasculaire planten zijn de meest voorouderlijke en minst complexe, waaronder mossen, levermossen en hoornbladen. Vervolgens omvatten de vasculaire pitloze planten varens en paardenstaarten en waren de eerste groepen die een vasculair transportsysteem ontwikkelden. De laatste groep, vasculaire gezaaide planten, omvat alle overgebleven soorten. Deze groep is het meest divers en beslaat het breedste scala aan habitats, en is opgesplitst in twee grote subgroepen, angiospermen en gymnospermen. Angiospermen omvatten alle bloeiende en vruchtdragende planten, waarbij het stuifmeel door de wind wordt gedragen of door bestuivers wordt vervoerd. Gymnospermen zijn niet-bloeiende planten, waaronder coniferen, cycaden en ginkgo-bomen. Deze soorten produceren kale zaden die niet worden beschermd door fruit en pollen die door de wind worden meegevoerd.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter